【正文】 COCHNHH2S、H2O 瀝青 不再反應(yīng) 重新聚合 腐植酸、富啡酸、腐植素 高分子地質(zhì)聚合物 與周圍礦物相絡(luò)合 干酪根雛形 穩(wěn)定保存 深度增加 缺氧環(huán)境下經(jīng)歷復(fù)雜的分解和縮合作用 原生烴，甲烷 干酪根沉積巖 生物化學(xué)生氣階段 保存在沉積物中的有機(jī)質(zhì)，隨著埋藏深度加大，沉積物固結(jié)成巖，在缺氧環(huán)境下經(jīng)歷復(fù)雜的分解和縮合作用，完成從生物有機(jī)質(zhì)到干酪根的轉(zhuǎn)化階段。 這一階段 溫度作用顯著 ，通常伴有粘土 催化作用 ； 干酪根 在該階段，向較低分子的 地質(zhì)單體物質(zhì) 轉(zhuǎn)化。 這個(gè)階段也可以說是石油成因現(xiàn)代概念的核心。 該階段的中期是干酪根生油的高峰期；此階段的晚期隨著溫度進(jìn)一步升高，熱催化優(yōu)勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃呀鈨?yōu)勢(shì)，主要形成凝析油和濕氣 —— 生油窗 有機(jī)質(zhì)成熟的早晚跟有機(jī)質(zhì)的類型有關(guān)，相同條件下，樹脂體和高含硫的海相有機(jī)質(zhì)成熟早，腐殖質(zhì)成熟晚，且以生氣為主。 地溫增加，超過烴類物質(zhì)的臨界溫度，液態(tài)烴急劇減少，高分子正烷烴含量趨于零，低分子正烷烴劇增，出露地表形成凝析油并伴有濕氣，進(jìn)入高成熟時(shí)期。 四、深部高溫生氣階段 ? 1. 深度 ＞ 6000 7000 m ； 溫度 ＞ 250 ℃ ； 高溫高壓? 2. 變生作用階段 （半無煙煤 無煙煤的高度碳化階段）? 3. 作用因素：熱變質(zhì)? 4. 作用特點(diǎn)及主要產(chǎn)物：2 . 0 %Ro濕氣凝析氣深部高溫高壓下熱變質(zhì) 干氣（C H 4 ）石墨干酪根殘?jiān)? 液態(tài)石油烴的主要形成階段 。 有機(jī)質(zhì)成熟演化的階段性 成巖演化階段 成巖階段 深成階段 準(zhǔn)變質(zhì)階段 烴類產(chǎn)物 生物甲烷 重質(zhì)油，干 氣 中質(zhì)油，濕 氣 輕質(zhì)油，濕 氣 高溫甲烷 煤 階 泥炭，褐 煤 高揮發(fā)分的 煙煤 中揮發(fā)分的 煙煤 低揮發(fā)分的 煙煤 半無煙煤，無 煙煤 固定碳（ %） —— 55 55 —— 75 75 —— 85 85 — 鏡煤反射率 RO（ %） —— —— —— — H/C原子比 ＞ 0． 84 —— —— ＜ 地 溫（ ℃ ） —— 50 50 —— 150 150 —— 200 200 — 深 度（ m） —— 1,000 1,000 —— 4,000 4,000 — 6,000 6,000 孢粉顏色 淺黃，橙 黃 橙 —— 褐 深 褐 黑 主要反應(yīng) 生物化學(xué) 熱 催 化 熱 裂 解 熱 裂 解 有機(jī)質(zhì)成熟度 未 成 熟 成 熟 高 成 熟 過 成 熟 以上各個(gè)階段是連續(xù)過渡的，而 相應(yīng)的反應(yīng)和產(chǎn)物是可以交錯(cuò)疊置的 。 1 低熟油形成理論 二、現(xiàn)代油氣成因理論新進(jìn)展 2 煤成油的形成機(jī)理及生烴模式 低熟油形成理論 ? 低熟油： 所有非干酪根晚期熱降解成因的各種低溫早熟的非常規(guī)石油，稱低熟油 。? 有機(jī)質(zhì)經(jīng)低溫生物化學(xué)或低溫化學(xué)反應(yīng)生成液態(tài)烴。 ? 源巖有機(jī)質(zhì)中存在大量 化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、活化能較低的富氫顯微組分 ，可生成低熟油氣。? 飽和烴含量較低，非烴和瀝青質(zhì)相對(duì)含量較高，飽 / 芳比低。 低熟油的地球化學(xué)特征 （二）煤成油的形成機(jī)理及生烴模式 1. 煤成油 （ Oil from co al ； O il de riv ed from co al ）煤和煤系地層中集中和分散的腐殖型有機(jī)質(zhì)，在煤化作用的同時(shí)所生成的液態(tài)烴類被稱為 煤成油 。? 煤的顯微組分 生油（烴）能力從大到小的順序：殼質(zhì)組 —— 鏡質(zhì)組 —— 惰質(zhì)組 ? 含氧、氮、硫化合物 與 瀝青質(zhì)含量低 （小于 10 ％），飽和烴含量高 （可達(dá) 50 ～ 80 ％）；硫含量低。? 生物標(biāo)志化合物 特征： 明顯姥鮫烷優(yōu)勢(shì) （ Pr/Ph ? 4 ），富 含高等植物來源的各種 萜類 ， 明顯 藿烷類 和 C29規(guī)則 甾烷優(yōu)勢(shì) 。? 高 ?13C 值 ，一般 ～ ‰? 相對(duì)密度 較低 煤及煤系地層中陸源有機(jī)質(zhì)有兩種演化途徑 ， 向煤演化稱為煤化作用 ， 向生液烴方向演化 ， 稱為瀝青化作用 。 生 烴 模 式 煤的不同顯微組分瀝青化作用在時(shí)間上是不一致的，其生烴特征和演化模式存在差異，所以煤中液態(tài)烴的生成具多階段性，使不同演化階段各種顯微組分對(duì)生烴的貢獻(xiàn)有別。 生 化 作 用 及 沉 積 環(huán)境 富含有機(jī)質(zhì)的沉積物中 微生物代謝作用 是導(dǎo)致甲烷生成的生化環(huán)境 ； 嚴(yán)格缺氧環(huán)境的碳酸鹽還原帶 ，是生成甲烷的主要生化帶。 Claypool,1981) 圖中碳酸鹽還原帶是生成甲烷的主要生化帶 隨著有機(jī)質(zhì)埋藏 環(huán)境的變化，微生物生態(tài)系統(tǒng)的演替將形成 三種截然不同的生物化學(xué)環(huán)境 ，每一種環(huán)境都以一種占優(yōu)勢(shì)的代謝作用為特征。 為什么厭氧硫酸鹽還原帶不是甲烷的生成帶呢？ 硫酸鹽的存在不利于生物氣的形成，沉積物孔隙水中硫酸鹽（ SO42）含量與 CH4含量的消長(zhǎng)關(guān)系如圖所示 SO42幾近消失才開始有 CH4出現(xiàn) 美國(guó)圣巴巴拉盆地沉積物孔隙水中溶解的 SO42和 CH4隨深度變化圖 (據(jù) Emery amp。 Sholkovity, 1973) 不同沉積環(huán)境條件下，油氣藏生成情況不同。甲烷在沉積表面附近或之下不深的地帶即可形成。 半咸水湖和咸水湖 ，特別是 堿性咸水湖 、 淺海 （陸緣海和陸架海），可抑制產(chǎn)甲烷菌過早大量繁殖，同時(shí)也有利于有機(jī)質(zhì)的保存。 在 水深較大的高壓低溫海域 中，沉積物之下深度不大的地帶可形成天然氣與水結(jié)合的固態(tài)氣 水合物。 生物化學(xué)氣 影 響 因 素 有利于生物氣形成的因素可大致歸納為： ①有豐富的有機(jī)質(zhì)； ②嚴(yán)格的缺氧、缺硫酸鹽環(huán)境； ③ pH值以接近中性為宜； ④溫度在 3542℃ 為最佳。 ,1976) 門多塔湖沉積物，圖中標(biāo)明 m數(shù)為取樣深度；室內(nèi)培養(yǎng)時(shí)間為 30天 微生物合成甲烷過程中最佳 溫度 為3542℃ 三、油型氣形成特點(diǎn) 油型氣 —— 指腐泥型干酪根在進(jìn)入成熟階段后所形成的天然氣，包括伴隨生油過程形成的濕氣，以及高成熟和過成熟階段由于干酪根和液態(tài)烴裂解形成的凝析油伴生氣和裂解干氣。 熱解成烴過程中，干酪根自身結(jié)構(gòu)也要發(fā)生相應(yīng)變化。 對(duì)生油巖中干酪根熱解分析： （ 1）干酪根碳含量為 77~85%、 C/H原子比為~，出現(xiàn)石油生成高峰； （ 2）干酪根碳含量為 85~89%、 C/H原子比為~，出現(xiàn)生氣高峰； 四、煤型氣形成及特點(diǎn) 煤型氣 —— 凡煤系有機(jī)質(zhì)（包括煤層和煤系地層中的分散有機(jī)質(zhì)）熱演化形成的天然氣。 煤層氣 —— 是指以吸附狀態(tài)存在于煤層中的煤成氣。有機(jī)組成主要是碳水化合物（包括纖維素、半纖維素等）、木質(zhì)素為主。 成煤過程中煤系有機(jī)質(zhì)的成氣作用大致分為四個(gè)階段： 第一階段：泥炭 褐煤早期階段。 （主要生成 CO CH4，為成巖和熱作用形成） 第三階段：氣煤 瘦煤階段。 （形成甲烷為主的煤型干氣） 腐植型有機(jī)質(zhì)在成煤過程中成氣階段劃分及生成氣體的一般模式圖 這四個(gè)階段中，前兩個(gè)階段氣產(chǎn)率較高，但以產(chǎn)二氧化碳為主；后兩個(gè)階段則是以產(chǎn)烴氣為主；而后兩個(gè)階段恰好是煤型氣的主要產(chǎn)氣階段。 煤化早期 （大致為褐煤至長(zhǎng)焰煤階）生氣量最多，以 CO2為主，甲烷居次，重?zé)N無。 煤化晚期 （大致在焦煤階以后）生氣量略有回升，甲烷成分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)， CO2居次，重?zé)N極少 煤型氣的產(chǎn)率 表示煤型氣生產(chǎn)率的大小時(shí)，可用煤氣發(fā)生率或視煤氣發(fā)生率來表示。又稱為總煤氣發(fā)生率。 視煤氣發(fā)生率（ Ra）可視為煤型氣產(chǎn)率。不同的煤有不同的煤氣發(fā)生率。 煤型氣可含有相對(duì) 較高的非烴氣體 N2：通常在 716%； CO2：為 5%左右。 此外，煤型氣常 貧 H2S。它包括 地球深部巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用、無機(jī)礦物分解作用、放射作用以及宇宙空間所產(chǎn)生的氣體。 無機(jī)成因氣的分布常與深大斷裂活動(dòng)有關(guān)，特別是古地層。 （ 2）烴氣中 δ13C1值變化范圍大，一般以 δ13C1值＞ 20‰ 作為無機(jī)成因氣的較可靠證據(jù)。通常將 3He/4He（氣）＞3He/4He（大氣）作為無機(jī)成因氣的重要證據(jù)。 生油層 —— 由生油（氣）巖組成的地層。 生油巖 一般是粒細(xì)、色暗、富含有機(jī)質(zhì)和微體生物化石，常含有原生分散裝潢鐵礦，偶見原生油苗。 環(huán)境安靜乏氧，浮游生物和陸源有機(jī)膠體能夠伴隨粘土礦物質(zhì)大量堆積、保存并向油氣轉(zhuǎn)化。 以低能環(huán)境下形成的富含有機(jī)質(zhì)的 石灰?guī)r、生物灰?guī)r和泥灰?guī)r為主 ； 我國(guó)的陸相生油層系基本上有四種剖面類型： 泥巖型 夾油頁巖泥巖型 含碳泥巖型 含膏泥巖型 最有利的生油巖相是 淺海相 、 三角洲相 和 深水湖相 在 陸相盆地 中， 深水湖泊 是最有利的生油巖相，其中，又以 近海地帶深水湖盆的泥巖型 剖面生油條件更佳。 在 時(shí)間上 ， 生油最有利的時(shí)間是沉積旋回中的持續(xù)沉降階段。而生油巖必須具備足夠數(shù)量的有機(jī)質(zhì)、良好的有機(jī)質(zhì)類型以及一定的有機(jī)質(zhì)演化史。 有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo) ： 有機(jī)碳含量（ TOC）、 巖石熱解參數(shù)、 氯仿瀝青“ A”、 總烴（ HC）含量 在有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成油氣過程中，只有很少的有機(jī)質(zhì)被轉(zhuǎn)化，大部分仍殘留在生油層中，而碳又在有機(jī)質(zhì)中占有很大比例，其穩(wěn)定性又好，所以剩余有機(jī)質(zhì)碳含量能夠代表生油巖內(nèi)的有機(jī)質(zhì)的數(shù)量。 在沉積巖中，碳以 碳酸鹽碳 和非碳酸鹽碳 兩種形式存在。 因?yàn)樯土康拇笮∵€取于有機(jī)質(zhì)向石油的轉(zhuǎn)化，所以還需結(jié)合氯仿抽提物及總烴含量才能正確評(píng)價(jià)生油巖的有機(jī)質(zhì)數(shù)量。 是對(duì)巖樣用氯仿作溶劑在索氏抽提器內(nèi)連續(xù)抽提一定時(shí)間所獲得的 可溶有機(jī)質(zhì)總量 。其中飽和烴與芳烴之和稱為 總烴量 。 氯仿抽提物 /有機(jī)碳 和 烴 /有機(jī)碳 （烴在每克有機(jī)碳中的毫克數(shù)）來表示有機(jī)質(zhì)的豐度。 （ 3）巖石高溫?zé)峤饪偀N產(chǎn)率（ S1+S2） 熱解 是通過加熱使一種化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N化合物的過程。 它更本質(zhì)地反映了巖石中干酪根熱解的生烴潛力，用以表示有機(jī)質(zhì)豐度更具實(shí)用價(jià)值。 有機(jī)質(zhì)的類型 有機(jī)質(zhì)類型不同，其性質(zhì)不同；其生烴潛力、產(chǎn)烴類型及門限深度（溫度）都有一定的差異。 生油巖的有機(jī)質(zhì)類型，可從可溶有機(jī)質(zhì)（瀝青）和不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）的結(jié)構(gòu)及組成來區(qū)分。 有機(jī)質(zhì)的成熟度 成熟度 是表示有機(jī)質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的熱演化程度。 在生油巖研究中，測(cè)定生油巖有機(jī)質(zhì)成熟度的 方法包括 ： 鏡質(zhì)組反射率、 熱變指數(shù)、 干酪根的顏色、 H/C— O/C原子比、 巖石熱解參數(shù)、孢粉碳化程度、可溶抽提物的化學(xué)組成特征、飽和烴的成分、自由基含量、生物標(biāo)志等，都可用來判別有機(jī)質(zhì)的熱演化程度。 隨著成熟度的增加，芳環(huán)束就逐漸結(jié)合成更大的和更規(guī)則的縮合芳香頁片，隨縮合芳香頁片的逐步加大，定位排列增強(qiáng)，就導(dǎo)致反射率的升高；并在縮合過程中析出氫，并形成甲烷。 反應(yīng)速率隨溫度以指數(shù)形式增加的不可逆化學(xué)反應(yīng)，決定著由分子結(jié)構(gòu)的變化所引起的隨溫度的線性增加反射率呈指數(shù)升高。 注意因干酪根類型不同而有所差別，但差別不大 。 根據(jù)顏色變化確定有機(jī)質(zhì)的演化變質(zhì)程度 。 最初是黃色，然后是桔黃色或褐黃色（成巖作用階段），褐色（深成作用階段），最后是黑色（準(zhǔn)變質(zhì)作用階段）。 有機(jī)質(zhì)成熟作用相 大致的溫度℃ （ oF） 成熟指數(shù) 干酪根顏色 成熟度 期望產(chǎn)物 30(86) 50(122) 100(212) 150(301) 175(347) ＞ 200(＞392) 2+.輕度轉(zhuǎn)化 淺黃 黃 橙 褐 褐黑 黑 未成熟 成熟 變質(zhì) 干氣 干氣，重油 油，濕氣 凝析物，濕氣 干氣 干氣乃至無氣 (據(jù) ,1979) ③ 干酪根的顏色變化估